CSDL NVSS: tác giả Việt nam có bài công bố khoa học Scopus, ISI, Nafosted

Về giải Nobel Vật lí 2019 cho khám phá hành tinh ngoài hệ mặt trời

SSHPA (09-10-2019; Trương Tuấn Ngọc @ Cornell Univeristy, Hoa Kỳ) — 1) Về mặt kĩ thuật, quan sát trực tiếp một hành tinh là việc không hề dễ dàng. Các hành tinh có độ sáng nhỏ hơn rất nhiều so với ngôi sao mà nó quay quanh do nó không tự phát sáng mà phản xạ lại ánh sáng thu nhận được từ ngôi sao mà nó quay quanh (ngoại trừ những hành tinh khí khổng lồ với kích thước như Sao Mộc hay Sao Thổ có những nguồn nhiệt từ bên trong còn sót lại sau quá trình hình thành, ngay cả như vậy độ sáng của nó cũng rất nhỏ so với ngôi sao chủ).

© Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

2) Do vậy, kĩ thuật gián tiếp được sử dụng để phát hiện ra hành tinh ngoài hệ mặt trời đó là theo dõi sự thay đổi cường độ sáng của ngôi sao khi hành tinh đi qua và chắn trước hướng quan sát từ Trái Đất. Khi một vật thể chắn trước mặt ngôi sao và hướng quan sát từ Trái Đất, chúng ta sẽ nhận thấy cường độ sáng của ngôi sao sẽ bị mờ đi (dù là với một độ lớn vô cùng nhỏ). Từ đó, chúng ta cũng có thể biết được kích thước đường kính của hành tinh quay quanh ngôi sao này. Tuy vậy, mình cũng muốn nhấn mạnh đây là một kĩ thuật không hề đơn giản. Do kích thước của hành tinh rất nhỏ so với ngôi sao, sự thay đổi của cường độ sáng ngôi sao khi hành tinh đi qua cũng rất nhỏ, và có thể dễ dàng bị nhầm lẫn với những nhiễu động tín hiệu khác, chẳng hạn như những nhiễu động từ hoạt động của ngôi sao.

3) Khám phá này thúc đẩy việc truy tìm những hành tinh mới bên ngoài hệ mặt trời và làm chúng ta phải nghĩ lại về cách hệ hành tinh hình thành thế nào. Kính thiên văn Kepler và giờ là TESS đã tìm được gần 4000 hành tinh ngoài hệ mặt trời. Trong số đó, có rất nhiều hành tinh với những tính chất mà chúng ta chưa bao giờ nhìn thấy trong hệ hành tinh chúng ta đang sống và do vậy đem ra những cơ hội mới để kiểm chứng những gì chúng ta đã biết về sự hành thành của hệ mặt trời và các hệ hành tinh khác. Phần lớn các hành tinh được phát hiện có khối lượng lớn hơn Trái Đất, nhưng lại nhỏ hơn các hành tinh băng trong hệ mặt trời của chúng ta là Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh (có khối lượng gấp 14.5 và 17 lần khối lượng Trái Đất) và chúng ta vẫn đang trong quá trình lần mò để tìm hiểu cấu trúc, thành phần bên trong của những hành tinh này – với những ngoại suy từ những gì chúng ta biết được từ hệ mặt trời.

Ill. Niklas Elmedhed. © Nobel Media.

Về 51 Pegasi-b là ngoại hành tinh đầu tiên được phát hiện bởi Michael Mayor và Didier Queloz, đây là một hành tinh thuộc loại Sao Mộc nóng - là những hành tinh có kích thước, khối lượng tương tự như Sao Mộc trong hệ mặt trời của chúng ta, nhưng lại nằm rất gần ngôi sao chủ,  một cách hình tượng là chúng ta đặt Sao Mộc vào vị trí của Trái Đất hoặc Sao Kim trong hệ mặt trời! Vô cùng kì dị vì những gì chúng ta vốn biết là các hành tinh khí sẽ hình thành ở xa so với ngôi sao, nơi có nhiệt độ thấp đủ để nước có thể dễ dàng đóng băng thành chất rắn và do vậy tăng tốc quá trình hấp thụ khí hydro và heli từ đám mây bụi khí quay quanh ngôi sao gọi là đĩa tiền hành tinh. Các hành tinh rắn như Trái Đất, Sao Hoả chỉ hình thành sau này, khi đó đĩa tiền hành tinh đã nguội bớt để kim loại ngưng tụ ở dạng rắn (với các khoáng vật đầu tiên ban đầu được ngưng tụ như corrondum Al2O3, silicates, sắt, nikel), nhưng cũng là lúc quá muộn để chúng có thể phát triển thành những kích thước lớn như những hành tinh khí hình thành trước đó. Tại sao Sao Mộc nóng lại hình thành ở vị trí đáng lẽ ra là dành cho các hành tinh rắn là một câu hỏi vô cùng thú vị và quan trọng để hiểu hơn về quá trình hình thành các hành tinh.

4) Liệu có sự sống ở những hành tinh này? Cũng như nhiều người, mình luôn luôn tin rằng: tại sao lại không chứ? Nhưng mặt khác, mình cực kì cẩn trọng trong việc đưa ra những bình luận. Ở đây có một sự thiếu nhất quán giữa các nhà thiên văn học và truyền thông báo chí, mà Jim Kasting ở đại học bang Pennsylvania có nói là ông thấy hối tiếc khi đã viết trong bài báo của mình khái niệm “habitable” – có điều kiện để sự sống có thể tồn tại. Có điều kiện để sự sống tồn tại ở đây chỉ đơn giản có nghĩa là, với một khoảng cách cho phép từ hành tinh tới ngôi sao, cường độ ánh sáng mà bề mặt của hành tinh đó nhận được không quá lớn, cũng không quá nhỏ để nước tồn tại ở dạng lỏng trên bề mặt nếu không tính đến những hiệu ứng từ bầu khí quyển. Đây chỉ là một phép ước lượng “thô" nhưng qua ngôn ngữ của báo chí nó hay được hiểu nhầm thành: hành tinh này là nơi sự sống tồn tại! Nếu chỉ đơn giản vậy thì một hành tinh nằm ở khoảng cách đó có thể giống như Trái Đất, nhưng cũng không loại trừ nó giống với người anh em hàng xóm Sao Kim của chúng ta, với nhiệt độ bề mặt lên tới hơn 400 độ C!

Vì vậy nếu đặt cược rằng đâu là nơi ngoài Trái Đất có thể tồn tại sự sống, tiền trong ví của mình sẽ bỏ vào hệ mặt trời, cụ thể là 4 địa điểm sau: Sao Hỏa, Europa – vệ tinh của Sao Mộc, Enceladus và Titan – vệ tinh của Sao Thổ. Đây là những nơi mà chúng ta biết chất lỏng (nước) và methane (với Titan) tồn tại trong một khoảng thời gian, có những bằng chứng cho những hoạt động địa chất (các quá trình địa nhiệt), và các chất hữu cơ cũng được tìm thấy ở đây. Và hơn cả, đó là khả năng nghiên cứu ở khoảng cách gần với các tàu vũ trụ, và biết đâu đó là mang lại những mẫu vật quay trở lại Trái Đất để nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.

Trương Tuấn Ngọc (Cornell University, Hoa Kỳ)

*Bài viết được đăng tải lại trên SSHPA từ Facebook cá nhân của Trương Tuấn Ngọc với sự cho phép của tác giả.


Bài liên quan:


Ý kiến bạn đọc (0):